一种弯曲屈服型消能桁架.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105888131A(43)申请公布日2016.08.24(21)申请号201610256455.9(22)申请日2016.04.22(71)申请人山东建筑大学地址250101山东省济南市临港开发区凤鸣路(72)发明人郭兵(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人张祥明(51)Int.Cl.E04C3/11(2006.01)E04B1/98(2006.01)E04H9/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种弯曲屈服型消能桁架(57)摘要本发明公开了一种弯曲屈服型消能桁架，包括桁架和竖向构件，桁架包括上弦杆、腹杆、下弦杆和屈曲约束支撑，其中，桁架两端第一节间内的腹杆为支座腹杆，其它节间内的腹杆为中部腹杆，所述屈曲约束支撑位于所述第一节间的下弦，屈曲约束支撑的两端分别与相邻的下弦杆和竖向构件铰接，所述桁架的两端与竖向构件刚接，其中，上弦杆、支座腹杆、屈曲约束支撑均与竖向构件铰接；所述支座腹杆为上承式，与上弦杆汇交于竖向构件。本发明结构组成简单，制作安装方便。在各类水平和竖向荷载(包括水平和竖向地震作用)的共同作用下，屈曲约束支撑就会发生屈服并产生较大的塑性变形，从而显著改善结构的延性和耗能能力，且屈曲约束支撑的屈服也不会导致楼板开裂。CN105888131ACN105888131A权利要求书1/1页1.一种弯曲屈服型消能桁架，包括桁架和竖向构件，桁架包括上弦杆、腹杆、下弦杆和屈曲约束支撑，其中，桁架两端第一节间内的腹杆为支座腹杆，其它节间内的腹杆为中部腹杆，其特征在于，所述屈曲约束支撑位于所述第一节间的下弦，屈曲约束支撑的两端分别与相邻的下弦杆和竖向构件铰接，所述桁架的两端与竖向构件刚接，其中，上弦杆、支座腹杆、屈曲约束支撑均与竖向构件铰接；所述支座腹杆为上承式，与上弦杆汇交于竖向构件。2.根据权利要求1所述的弯曲屈服型消能桁架，其特征在于，所述竖向构件为框架柱、筒体或剪力墙。3.根据权利要求1所述的弯曲屈服型消能桁架，其特征在于，所述屈曲约束支撑的核心体截面面积A为：其中，fy为屈曲约束支撑核心体材料的屈服强度标准值；α为核心体材料的超强系数；NBT为目标地震下屈曲约束支撑的轴心力，即：其中，h为桁架端部轴线高度；M、N分别为楼面荷载和目标地震共同作用下的桁架端部弯矩、桁架端部轴力。2CN105888131A说明书1/4页一种弯曲屈服型消能桁架技术领域[0001]本发明涉及的是建筑结构领域中的一种新型消能桁架，具体地说是一种利用弯矩使两端刚接的桁架端部发生弯曲屈服的抗震耗能桁架。背景技术[0002]结构跨度较大时，梁通常采用桁架，桁架两端与柱刚接，属于受弯构件，而组成桁架的杆件主要承担轴心力。数次震灾表明，传统桁架的抗震性能存在明显不足：在强烈地震作用下，桁架中的受压腹杆因长细比较大很容易发生整体失稳，导致整体结构的强度和刚度剧烈退化，延性和耗能能力很差，具有脆性破坏的特征；如果加强腹杆，又会导致柱先于桁架发生破坏，违背了“强柱弱梁”的设计准则。[0003]延性桁框结构是为解决上述问题而出现的一种抗震耗能结构，通过在桁架跨中央设置不同类型的消能段(如交叉弱腹杆式、空腹式、屈曲约束支撑式等)来改善结构的抗震性能，此类消能段为剪切屈服型，利用水平荷载在桁架中产生的反对称剪力使消能段发生剪切屈服，虽然可以显著改善水平地震作用下结构的抗震性能，但存在以下缺点：在竖向地震作用下桁架的剪力对称，消能段不会发生剪切屈服，无法抗震耗能，而采用桁架的又往往是大跨度结构，竖向地震很可能起控制作用；另外，因消能段贯穿于整个桁架的横截面，其屈服荷载受楼板的影响较大，而且消能段的塑性剪切变形会导致楼板发生开裂。[0004]中国专利201420659578.3(公开号204238347U)公开一种延性桁架抗弯框架，技术方案为：桁架在竖向荷载作用下的弯矩反弯点所在跨设置屈服耗能杆，所述屈服耗能杆的两端分别与相邻的所述下弦杆铰接，所述屈服耗能杆比所述下弦杆的承载力低，使所述屈服耗能杆在地震下比所述下弦杆先屈服；所述屈服耗能杆应在所述竖向荷载加载完成后安装。延性桁架抗弯框架在设防及罕遇地震下的等效阻尼比明显增加并远大于普通桁架框架，基底剪力和层间位移角明显小于普通桁架框架，其消能减震作用明显；延性桁架抗弯框架的框架柱比普通桁架框架更不容易出现塑性铰，从而更容易实现强柱弱梁屈服机制，提高结构延性并实现预定的抗震性能目标。但是，由于屈服耗能杆设置在竖向荷载作用下的弯矩反弯点所在跨，故其在竖向荷载(包括竖向地震)作用下，该屈服耗能杆的内力较小或基本为零，无法起到消能减震的作用，只能在水平地震作用下起作用，存在缺陷。[0005]发明目的